El origen de la Relatividad

El día de hoy hablaremos de algo un poco distinto, es decir daremos un pequeño paseo por el origen de la relatividad, esa parte de la física que llegó para quedarse y que a muchas personas les resulta un dolor de cabeza.

La física tiene diversas etapas, todo comenzó con mis amigos los filósofos y la mecánica clásica, la electricidad y magnetismo, la naturaleza del calor y la termodinámica, la óptica y cuando se empezó a suponer que todo estaba ya resuelto surge una nueva teoría “la relatividad”. Para los finales del siglo XIX, justamente cuando se creía que la física se encontraba firmemente asentada, a pesar que muchos científicos tenían claro que existían vacíos en las teorías y que además existían muchas otras por descubrir, la mecánica clásica o también llamada newtoniana se encontraba tan firme y gozaba de tanto prestigio que resultaba ser incuestionable. Era tanto su auge que se tenía que ser un extraordinario matemático para lograr cuestionar las leyes básicas de la naturaleza. No obstante ya se habían planteado algunas dudas de que las cosas podrían ser más complicadas de lo que ya se conocía.

Es entonces, para el año de 1900 Lord Kevin dijo:

Estas dos afirmaciones actuaron como una bomba, las cuales pusieron a temblar las bases principales de la física, echando al piso conceptos fundamentales propuestos por los filósofos de la antigua Grecia. La catástrofe ultravioleta surgió la mecánica cuántica y la relatividad aparece analizando el resultado del experimento de Michelson y Morley.

¿Serian bien recibidas por la comunidad científica? Pues como ya lo habíamos mencionado antes, todo surge en el siglo XIX cuando se pensó que todas las teorías se habían consolidado. Se suponía que todo el espacio se encontraba impregnado de por un medio llamado éter. Los rayos de luz y las señales de radio se consideraban ondas dentro del éter, tal como las ondas de sonido resultan ser ondas de presión en el aire. Todo lo necesario para completar dicha teoría es obtener medidas exactas de las propiedades elásticas del éter; y una vez esos datos fueran obtenidos todo quedaría ubicado en su lugar.

No obstante, dichos resultados comenzaron a presentar dudas acerca de que el éter impregnaba todo. Es que acaso tendría alguna lógica que la luz se moviera a una velocidad determinada a través del éter; la realidad es que a si se encontrara viajando en la misma dirección de la luz, se debería esperar que esa velocidad fuese más lenta, y de ser contraria a la dirección de la velocidad de la luz pareciera ser más rápida. Sin embargo, a pesar de haber realizado diversos experimentos, estos fracasaron y no se logro evidenciar alguna diferencia en la velocidad de la luz debido al movimiento a través del éter.

Dentro de los diversos estudios realizados el que tuvo más cuidadoso y preciso fue el realizado por Albert Michelson y Edward Morley; ellos compararon la velocidad de la luz en dos rayos en un ángulo recto uno con respecto al otro. Ellos pensaban que como la Tierra gira sobre su propio eje y órbita alrededor del sol, entonces la luz se movería a través del éter y la velocidad de los rayos debería divergir. Pero la realidad es que Michelson y Morley no encontraron ningún tipo de diferencia entre las velocidades de los rayos de luz.

Otros también realizaron sus investigaciones, sin ningún resultado favorable, mientras tanto había un joven que trabajaba en la Oficina de Patentes en Berna quien omitió completamente el éter y resolvió el problema de la velocidad de la luz de una vez por todas. En el año de 1905 escribió uno de los tres artículos que lo colocarían como uno de los científicos mas destacados del mundo y el protagonista del proceso que revolucionaria los dos procesos conceptuales que cambiarían radicalmente nuestro pensamiento del tiempo, el espacio y la realidad.

Este joven es Albert Einstein, el cual en un artículo publicado en 1905 señalaba que debido a que no se podía determinar si se estaba moviendo o no a través del éter, toda la idea del mismo era innecesaria. Más bien, Einstein comenzó a postular que las leyes de la ciencia deberían ser las mismas para cualquier observador que se mueva libremente.

El postulado de Einstein que establecía que las leyes de la naturaleza debían ser las mismas para todos los observadores que se movieran libremente fue la base de la teoría de la relatividad, la cual era llamada de esta manera porque solo implicaba el movimiento relativo. Su armonía y simplicidad convencieron a muchos científicos, pero también existían algunos que se oponían. Einstein dos de los Absolutos, uno de ellos el reposo absoluto representado por el éter y dos el tiempo absoluto o universal el cual podían medir todos los relojes. Entones, con esto resultaba que ¿todo era relativo?

Es importante acotar que una consecuencia importante de la relatividad es la relación de masa y energía. El postulado de Einstein de que la velocidad de la luz debe ser la misma para cualquier observador implica que nada puede moverse más rápido que la luz. Acontece que cuando la energía es usada para acelerar una partícula, la masa del objeto se incrementa, haciendo más difícil su aceleración. Resulta que acelerar una partícula a la velocidad de la luz es imposible porque ello gastaría una cantidad infinita de energía. Cabe resaltar que la equivalencia de masa y energía se encuentra resumida en la famosa ecuación de Einstein E = mc2 la cual podría ser la ecuación de la física más reconocida que exista.

Pero también existían algunas consecuencias, una de ellas era que si el núcleo de un átomo de uranio se fisiona en dos núcleos con un poco menos de la masa total, una increíble cantidad de energía era liberada.

Cabe destacar también que aunque la teoría de la relatividad se ajusta bien con las leyes que gobiernan la electricidad y magnetismo, ella no resultaba ser compatible con la ley de gravitación de Newton, esta ley establece que si se cambia la distribución de la materia en una región del espacio, el cambio en el campo gravitacional debería experimentarse en todas partes del universo. Einstein siguió realizando más estudios a lo largo de los siguientes años, y se considero que la relatividad cambio completamente la discusión del origen y destino del universo.

Egido, S. (2005). ¿De donde salió la relatividad?. Revista intercultural del mundo hispanohablante [Disponible en] https://www.omni-bus.com/n3/index.html

Cervantes, J & Rodríguez M. (2006). La teoría de la relatividad: ayer y hoy. Universidad Autónoma del Estado de México. [Disponible en] https://www.redalyc.org/pdf/104/10413303.pdf